荷兰科学家惠更斯

克立斯了·惠更斯,荷兰数学家、物理学家、天文学家。1629 年 4 月 14 日生在海牙。幼年时,跟随父亲学习数学和力学。他的家庭是当地一户富家门第,但惠更斯并不图安逸,而是专心研究学问。他 16 岁进入莱顿大学,两年后转入布勒达大学学习法律和数学。1655 年获得法学博士学位。他曾访问过巴黎和伦敦的皇家学会,结识了许多著名学者,其中包括牛顿、莱布尼茨等。1663 年他自己也成为伦敦皇家学会的第一位外国会员。人们称他是一位多才多艺的科学家。他制成世界上第一台摆钟,又自己磨制镜片改进望远镜。惠更斯在物理学方面还有一个杰出的贡献,即第一个提出了“光的波动”学说。

早在古代和中世纪时,虽然人们已经知道了这样一些事实(例如光沿着直线路径行进,光从镜面反射时反射角等于入射角,光束从空气进入玻璃、水或其他透明物时会发生偏折等),但对光的本性却一无所知。直到 1666 年牛顿做过光的色散实验(用棱镜将白光分成红、橙、黄、绿、靛、蓝、紫) 以后,才提出了“微粒说”。牛顿认为光是由高速运动的细小粒子(微粒) 组成的,这个学说解释了为什么光能按直线前进,并能投下清晰的影子;解释了镜子能反射光线,是因为粒子碰到镜面后会反弹开来;解释了光进入折射媒质(例如水或玻璃)时发生偏折,是因为粒子在这类媒质中比在空气中运动得快一些(1850 年,法国物理学家傅科用实验证明光在水中的速率小, 推翻了牛顿的这一假设)。不过,用牛顿的微粒说不能解释为什么绿光的粒子比黄光的粒子会折射得厉害?也不能解释为什么两束光可以彼此交叉通过而互不干扰,也就是说,为什么这两种粒子不会互相碰撞?

1678 年,惠更斯提出了与牛顿微粒说相对立的“波动说”,他认为光是由细小的波组成的。这一学说可以解释为什么不同的光在通过某种媒质时它们的折射程度不相同。折射程度随波长而改变。波长越短,折射越厉害。正是波长的这种差别,我们的眼睛才能辨别出各种颜色来。只有在光具有这种波动性时才有“互不干扰”的可能,才能说明,两束光交叉通过时,为什么可以互不干扰。当然,有些现象波动说也无法解释,例如:光线能沿直线行进,并能投下障碍物的清晰的影子;又如,光既然是波,为什么平时我们看不到它像水波或声波那样绕过障碍物?还有,如果光是由波组成的,那么, 它怎么可能穿越真空而传播呢?而事实上,太阳和星星的光确实穿过了宇宙空间传到地球表面,这种传播光波的媒质是什么呢?

光的微粒说和光的波动说是针锋相对的,两派中谁也没有充分的理由能把对方驳倒。由于当时牛顿在物理学界具有相当大的权威性,加上他是当了20 多年的英国皇家学会会长、世界闻名的大科学家。牛顿尚有一些信誉,执拗地固守着光的微粒学说的阵地,不许他人跨越雷池一步,使得光的微粒说统治了整个光学的理论。虽然光的波动说不断和光的微粒说进行斗争,但由于受到抑制,使光学理论在 18 世纪的整个一个世纪内实际上没有什么进展。现在我们知道,光的本性是既具有微粒的性质,又具有波的性质。在它的某些行为中,微粒的性质表现得特别显著,而在另一些行为中,起主要作用的则是波的性质。这种双重性,到 1905 年由爱因斯坦提出的量子论而得到了统一。

惠更斯在巴黎生活了 15 年,后来法国与荷兰之间发生战争,惠更斯受到

各方面的攻击,不得不离开巴黎,回到故乡荷兰。此时家族中的其他人员早已死亡,惠更斯终身没有结婚,故晚年生活是十分寂寞和孤独的。